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2017 年度 実績報告書

新構造124型希土類化合物の開発と超高圧下新量子相の探索

研究課題

研究課題/領域番号 15K13523
研究機関東京大学

研究代表者

北川 健太郎  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 講師 (90567661)

研究分担者 松林 和幸  電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (10451890)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード重い電子系 / 高圧技術 / 核磁気共鳴 / Yb化合物 / Ir化合物 / スピン液体 / キタエフ系
研究実績の概要

本課題では、研究代表者らが発見した新構造物質、特にYbCo2Ge4重い電子化合物の量子臨界性の研究、並びに新物質系の超高圧物性探索を当初の目的としてきた。YbCo2Ge4の物性に関しては、開始後により純良化した単結晶を用いた極低温までの超高圧磁気相図の作成により1GPa付近での低い圧力での量子臨界点の存在を明らかにした。Yb重い電子系では典型的な相転移圧力が大きい上に価数揺動の影響が大きく1次相転移で量子臨界性が損なわれる傾向があるが、このような低い圧力で量子臨界性が現れるのはYb系化学量論比化合物としてはわずか数例目である。研究協力者との共同研究により常圧でのYbの価数が2.9程度と大きな有効磁子数と矛盾しない結果を得た他、磁気熱量比測定からは常圧でも温度/磁場(T/B)スケーリングが観測されるなど、量子臨界点近傍に位置する証左はここでも得られている。
もう一つの目的、超高圧技術の開発とこれを活かした新物性探索では、本課題開始時に世界的に盛んに研究され始めたキタエフ系Ir化合物をターゲットとして、超高圧磁化測定技術の開発とキタエフ量子スピン液体に注力した。まず、常圧・無磁場下でキタエフ系初のスピン液体実証として2次元蜂の巣格子H3LiIr2O6の核磁気共鳴・磁化率・比熱により50mKまで常磁性が保たれたスピン液体性と、特徴的な線形分散フェルミ励起を報告した。その後、類似の三次元ネットワークのハイパーハニカム型新物質β-Li2IrO3において超高圧下でのスピン液体発現を目指した研究を開始して磁性相とスピンパイエルス的なスピン一重項二量体形成の競合を明らかにした。この物質では液体性は発現しなかったが、代りにスピン軌道相互作用の大きい系として新奇な磁性絶縁体・非磁性絶縁体転移を見出している。新物質開発・マクロ/ミクロ超高圧測定技術のコラボレーションによる成果である。

  • 研究成果

    (22件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 6件、 招待講演 4件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Max Planck Institute(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      Max Planck Institute
  • [雑誌論文] A spin-orbital-entangled quantum liquid on a honeycomb lattice2018

    • 著者名/発表者名
      K. Kitagawa, T. Takayama, Y. Matsumoto, A. Kato, R. Takano, Y. Kishimoto, S. Bette, R. Dinnebier, G. Jackeli, H. Takagi
    • 雑誌名

      Nature

      巻: 554 ページ: 341-345

    • DOI

      10.1038/nature25482

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Solution of the heavily stacking faulted crystal structure of the honeycomb iridate H3LiIr2O62017

    • 著者名/発表者名
      S. Bette, T. Takayama, K. Kitagawa, R. Takano, H. Takagi, R. E. Dinnebier
    • 雑誌名

      Dalton Trans.

      巻: 46 ページ: 15216-15227

    • DOI

      10.1039/C7DT02978K

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Pressure studies on the antiferromagnetic Kondo semiconductor Ce(Ru1-xRhx)2Al10 (x=0,0.1)2017

    • 著者名/発表者名
      H. Tanida, K. Kitagawa, N. Tateiwa, M. Sera, T. Nishioka
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 96 ページ: 235131-1-7

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.96.235131

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Quantum Liquid and Phase Diagram of Honeycomb and Hyperhoneycomb Iridates2018

    • 著者名/発表者名
      K. Kitagawa
    • 学会等名
      TMS-EPiQS 2nd Alliance Workshop: Topological magnets and topological superconductors
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] High-pressure phase diagram by NMR study on hyperhoneycomb β-Li2IrO32018

    • 著者名/発表者名
      Y. Hayashi, K. Kitagawa, S. Sasaki, T. Takayama, H. Takagi
    • 学会等名
      Max Plank-UBC-UTokyo School - Elementary Excitations in Quantum Materials -
    • 国際学会
  • [学会発表] High-pressure phase diagram by NMR study on hyperhoneycomb β-Li2IrO32018

    • 著者名/発表者名
      Y. Hayashi, K. Kitagawa, S. Sasaki, T. Takayama, H. Takagi
    • 学会等名
      The 18th Taiwan-Japan-Korea Symposium on Strongly Correlated Electron Systems (TJK18)
    • 国際学会
  • [学会発表] Quantum Liquid of Honeycomb Iridate2018

    • 著者名/発表者名
      K. Kitagawa, T. Takayama, Y. Matsumoto, Y. Kishimoto, R. Takano, H. Takagi
    • 学会等名
      The 18th Taiwan-Japan-Korea Symposium on Strongly Correlated Electron Systems (TJK18)
    • 国際学会
  • [学会発表] ハイパーハニカムβ-Li2IrO3 のNMR・磁化測定による高圧相図2018

    • 著者名/発表者名
      林義之, 北川健太郎, 佐々木秀, 高山知弘, 高木英典
    • 学会等名
      第9回低温センター研究交流会
  • [学会発表] ハイパーハニカムβ-Li2IrO3のNMR・磁化測定による高圧相図2018

    • 著者名/発表者名
      林義之, 北川健太郎, 佐々木秀, 岸本恭来, 高山知弘, 高木英典
    • 学会等名
      日本物理学会第73回年次大会
  • [学会発表] YbCo2Ge4における非フェルミ液体的挙動とメタ磁性の圧力効果2018

    • 著者名/発表者名
      桑田凌, 岩谷誠, 北川健太郎, 上床美也, 松林和幸
    • 学会等名
      日本物理学会第73回年次大会
  • [学会発表] 31P-NMRによるEuRu2P2の高圧下電子状態2018

    • 著者名/発表者名
      與儀護, 佃春香, 盛小禰太一, 比嘉野乃花, 久保田史洋, 上原弘敬, 北川健太郎, 辺土正人, 仲間隆男, 大貫惇睦
    • 学会等名
      日本物理学会第73回年次大会
  • [学会発表] 高圧下におけるPrTi2Al20の超伝導と非フェルミ液体的挙動2018

    • 著者名/発表者名
      元山史都, 辻本真規, 酒井明人, 中辻知, 北川健太郎, 上床美也, 松林和幸
    • 学会等名
      日本物理学会第73回年次大会
  • [学会発表] New Jeff=1/2 Quantum Liquid on Honeycomb Lattice2017

    • 著者名/発表者名
      K. Kitagawa
    • 学会等名
      1st Asia Pacific Workshop on Quantum Magnetism (APWQM 2017)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Quantum Spin Liquid Phenomena in Honeycomb and Hyperhoneycomb Iridates2017

    • 著者名/発表者名
      K. Kitagawa
    • 学会等名
      International Workshop on Frontiers of Research in Quantum Materials
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ハニカム・ハイパーハニカムIr 酸化物のスピン液体物性2017

    • 著者名/発表者名
      北川健太郎
    • 学会等名
      科学研究費補助金 基盤研究(A)研究会「第二回 量子スピン液体研究の新展開」
    • 招待講演
  • [学会発表] YbCo2Ge4における圧力誘起磁気秩序2017

    • 著者名/発表者名
      桑田凌, 岩谷誠, 北川健太郎, 上床美也, 松林和幸
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
  • [学会発表] PrTi2Al20における強四極子秩序と超伝導の圧力効果2017

    • 著者名/発表者名
      元山史都, 辻本真規, 酒井明人, 中辻知, 北川健太郎, 上床美也, 松林和幸
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
  • [学会発表] CeCu2Si2の高圧・強磁場領域のCu-NMR2017

    • 著者名/発表者名
      藤原賢二, 高松祐弥, 本山岳, 三好清貴, 小林達生, 北川健太郎, 佐々木孝彦, 後藤貴行, 小手川恒, 藤秀樹, S. Seiro, C. Geibel, F. Steglich
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
  • [学会発表] 高圧下量子スピン液体β-Li2IrO3単結晶のNMR2017

    • 著者名/発表者名
      林義之, 北川健太郎, 岸本恭来, 高山知弘, 高木英典
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
  • [学会発表] Ultrahigh-pressure NMR and magnetization study on hyperhoneycomb beta-Li2IrO32017

    • 著者名/発表者名
      林義之, 北川健太郎, 佐々木秀, 岸本恭来, 高山知弘, 高木英典
    • 学会等名
      第11回物性科学領域横断研究会
  • [備考]

    • URL

      http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/takagi_lab/kitagprofile.html

URL: 

公開日: 2018-12-17   更新日: 2022-08-05  

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